(57)【要約】    【課題】  インクジェット記録装置のインクタンクをヒータで加熱しインクの温度上昇値を見てインク残量を判定する方法があるが、一旦測定終了した後、次の測定をしようとすると、ある待ち時間が必要となる。    【課題を解決するための手段】  ヒータによるインクタンクの加熱を停止してから、所定の温度だけ下降する迄の時間により、インク温度下降時にもインク残量を判定するようにした。  【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出して画像を記録する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドにインクを供給するインクタンクを有する記録装置において、
前記インクタンクを加熱するヒータと、前記ヒータを駆動するヒータ駆動手段と
前記ヒータの温度を検知するヒータ温度検知手段を備え、
前記ヒータを駆動してからインク温度が第1の所定値だけ温度上昇する迄のヒータ駆動時間により前記インクタンクのインク残量を判定する第1のインク残量判定手段と、
前記ヒータによる加熱を停止してからインク温度が第2の所定値だけ下降するまでの下降時間により前記インクタンクのインク残量を判定する第2のインク残量判定手段を有することを特徴とする記録装置。
【請求項２】
前記ヒータは前記インクタンクに密接して配置されることを特徴とする請求項1に記載の記録装置。
【請求項３】
前記ヒータは前記インクタンク内のインクに密接して配置されることを特徴とする請求項1に記載の記録装置。
【請求項４】
前記ヒータ温度検知手段は前記ヒータに密着されていることを特徴とする請求項1から3に記載の記録装置。
【請求項５】
前記ヒータ駆動時間が所定時間内であった場合、前記第1のインク残量判定手段は前記インクタンク内のインクが空であると判定することを特徴とする請求項1から4に記載の記録装置。
【請求項６】
記録装置の機内温度を検知する機内温度検知手段をもち、前記機内温度検知手段による検知結果に基づいて、
前記ヒータ駆動手段の駆動電圧を指示する駆動電圧指示手段を有することを特徴とする請求項1から5に記載の記録装置。
【請求項７】
インク温度が第2の所定値だけ下降するまでの下降時間が所定時間内であった場合、前記インクタンク内のインクが空であると判定することを特徴とする請求項1から6に記載の記録装置。
【請求項８】
インク温度が前記第2の所定値だけ下降できるか否かを判別する判別手段をもち、前記判別手段による判別結果、下降できないと判断した場合、前記ヒータを加熱し、前記第1のインク残量判定によりインク残量を判定することを特徴とする請求項1から6に記載の記録装置。
【請求項９】
前記第１、第2の所定値は異なる値で、第2の所定値の方が小さいことを特徴とする請求項1から8に記載の記録装置。
【請求項１０】
前記機内温度の検知結果に基づき、前記第2のインク残量検知手段による検知されたインク残量に補正を加えるインク残量補正手段を更に有することを特徴とする請求項1から9に記載の記録装置。
【請求項１１】
前記第1、及び第2のインク残量検知手段によるインク残量の検知は記録動作中に行うことを特徴とする請求項1から10に記載の記録装置。
【請求項１２】
前記第1、及び第2のインク残量検知手段によるインク残量の検知結果を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項1から11に記載の記録装置。
【請求項１３】
前記第1、及び第2のインク残量検知手段によるインク残量の検知結果、インクなしの場合、警報を出力するインクなし警報出力手段を有することを特徴とする請求項5、及び7に記載の記録装置。
【請求項１４】
記録ヘッドにインクを供給するインクタンクを有する記録装置のインク残量検知装置において、
前記インクタンクを加熱するヒータを駆動するヒータ駆動手段により前記ヒータの温度を検知するヒータ温度検知手段と、
前記ヒータを駆動してからインク温度が第1の所定値だけ温度上昇する迄のヒータ駆動時間により前記インクタンクのインク残量を判定する第1のインク残量判定手段と、
前記ヒータによる加熱を停止してからインク温度が第2の所定値だけ下降するまでの下降時間により前記インクタンクのインク残量を判定する第2のインク残量判定手段を有することを特徴とするインク残量検知装置。
【請求項１５】
記録ヘッドにインクを供給するインクタンクを有する記録装置のインク残量検知方法において、
前記インクタンクを加熱するヒータを駆動するヒータ駆動ステップと
前記ヒータの温度を検知するヒータ温度検知ステップと、
前記ヒータを駆動してからインク温度が第1の所定値だけ温度上昇する迄のヒータ駆動時間により前記インクタンクのインク残量を判定する第1のインク残量判定ステップと、
前記ヒータによる加熱を停止してからインク温度が第2の所定値だけ下降するまでの下降時間により前記インクタンクのインク残量を判定する第2のインク残量判定ステップとを有することを特徴とするインク残量検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット記録装置等におけるインクタンク内のインクの残量を検知について、改良を行った記録装置、インク残量検知装置およびインク残量検知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来交換可能なインクカートリッジを用いたインクジェット記録装置ではインクカートリッジ内の正確なインク残量を測定するのが難しく例えばインクカートリッジとは別にインクレベルセンサ付きのサブタンクをもち、サブタンクにインクの補給ができなくなったのを検知してインクなしを判定するものがある。
【０００３】
一方、サブタンクを持たずインクカートリッジの加熱ヒータをもって所定時間ヒータを加熱し、ある一定温度以上になったらインクなしと判定する方法も発明されている。
（例えば特許文献1）
【０００４】
【特許文献１】特開平06-255120（4頁、図3）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
記録動作中継続的にインク残量は測定すべきであるが、上記従来例によると一旦インク残量を測定すると、インクは残量によってある温度上昇が生じ次の測定開始時の初期的な条件が変化するので、2回目以降の測定には十分な待ち時間が必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、比較的小さい温度上昇の所定値を設定して、ヒータにより設定した温度上昇に達するまでの加熱時間を測定することによってインクカートリッジ内部のインク残量を検知しようとするものである。
【０００７】
更に上記ヒータを停止してからインク温度が所定値下降するまでの時間を測定し、同様にインク残量を検知するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によればヒータの加熱によるインクカートリッジ内のインク温度上昇、及びヒータ停止してからのインク温度の下降状態によりインク残量の検知が可能であり、記録装置では継続的な測定を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の記録装置に関わる実施例について詳細に説明する。
【実施例】
【００１０】
図1は、本発明が適用されているインクジェットプリンタ（記録装置）の全体的な構成を示す断面図である。
記録装置101は記録ヘッド104〜109を備えた画像形成部102と、画像形成部102に用紙を1枚ずつ分離して給送する給紙装置103とを備えている。
矢印で示すシート搬送方向と直行する方向（幅方向）に、多数のインクジェットノズルを備えた記録ヘッドは搬送方向上流側から104：ブラック（K）、105：シアン（C）、106：マジェンタ（M）、107：イエロー（Y）108：淡シアン（LC）、及び109：淡マジェンタ（LM）、の各記録色を夫々担当し、給紙装置103から送られ、搬送ベルト110により搬送される用紙の搬送動作に同期して、ノズルからインクを選択的に吐出し、カラー記録する。
【００１１】
給紙装置103は、シート積載トレイ117に積載された用紙を１枚毎ピックアップする給紙ローラと、ピックアップされた用紙を1枚ずつ分離する分離ローラ等を備えている。
記録終了した用紙は装置本体の側壁面に設けられた排紙トレイ123上に排紙される。
【００１２】
記録装置待機中は記録ヘッド104〜109のノズル面は回復機構124によって個別にキャップする。
記録動作開始すると、回復機構124が水平方向（図の左右方向）に、記録ヘッド104〜109は垂直方向（図の上下方向）に夫々相対的に動作可能で、記録ヘッドが記録位置に到達したら静止する。
記録ヘッド104〜109のノズル面を弾性体のワイパブレード125にてワイプ（拭き動作）する場合、記録ヘッド104〜109をキャッピング位置から僅かに上昇させた後、回復機構124を図の右方向に移動する。本実施例ではワイパブレードは2組備え、各々3色の記録ヘッドを分担しワイプする。
インクカートリッジ131〜136は各記録ヘッドに対応した色のインクを供給するため、インク色毎に独立して備えられ、後述するインク残量を検知するための加熱ヒータとヒータ温度センサを各々備えている。
【００１３】
図２に本発明を実施した記録装置の電気的なブロック図を示す。ホストコンピュータ200は、記録データを作成後、記録装置101のインタフェース部201に転送して記録開始を指示する。また、記録枚数、及び記録媒体の種類やサイズ等を指示するコマンドをインタフェース部201に転送して指示できる。
【００１４】
CPU202は記録データの受信、記録動作そして記録媒体のハンドリング等、記録装置全般の制御を掌る演算処理装置で、後述するメモリ（ROM）に記憶され、且つ後述するフローに対応するプログラムを読み込み、かかるプログラムに基づき制御をおこなう。
【００１５】
CPU202は受信したコマンドを解析後、メモリコントローラ206に対して記録データの各色成分のイメージデータをVRAM（Video RAM）207にビットマップ展開して描画する動作を指示する。
【００１６】
記録前の動作処理としてCPU202は入出力ポート（I/O）212、それにモータ駆動部213を介して回復機構124を駆動するキャッピングモ−タ215、及び記録ヘッドの上下動作を行うヘッドU/Dモータ214を相互に駆動、記録ヘッド104〜109をキャッピング位置から記録位置へ移動させる。ほぼ同時に用紙を給紙するための給紙モータ217、そして搬送モータ216を起動し、用紙1枚づつ記録部102方向に搬送する。定速度で搬送される用紙の記録タイミングを決定するために用紙先端検知センサ208で用紙の先端（及び後端）位置を検出する。用紙の搬送に同期して、CPU202はVRAM207から対応する色のイメージデータを順次読み出し、記録ヘッド制御回路220を介して、対応する色のインクを吐出する記録ヘッド104〜109にデータ転送し、カラー記録する。
【００１７】
記録ヘッド104〜109の健全な記録性能を回復するための回復動作時には、記録ヘッド104〜109をキャッピング位置へ移動させ、記録ヘッド内部インクを加圧し各ノズルからインクを強制排出させるために、加圧モータ218を駆動する。
【００１８】
操作SW、LED211は電源ON/OFF、リセット等の操作、インク無しの警告表示等に用いる。
【００１９】
CPU202の動作はプログラムROM203に記憶された処理プログラムおよびΔｔ⇒インク残量変換テーブルに基づき実行される。又作業用のメモリとしてワークRAM204を使用する。EEPROM205は記録ヘッド相互の微小記録位置調整値等、装置特有のパラメータを保存する不揮発性のメモリである。なおＲＯＭ203は前述のプログラムのほかに、図８，９および１０に示す変換テーブルを記憶している。
【００２０】
本発明に関わるインク残量検知するために、各インクカートリッジ131〜136には夫々個別のヒータ231〜236を備え、出力ポート212〜ヒータ駆動部を介し独立に駆動できる。又CPU202は温度センサ209の出力をADコンバータ（ADC）210経由で読み出し〜変換した機内温度に応じてDAコンバータ（DAC）248に適正値をセットし、ヒータ駆動部230によるヒータ駆動電圧を指示する。機内温度に対するヒータ駆動電圧指示値テーブルは図9に示す如く機内温度の最低値（例えば0[℃]）にて+24 [V]が設定され、機内温度の測定値が高くなるに従ってヒータ駆動電圧は小さい値に補正される。
【００２１】
図2に戻り、各々のヒータ231〜236には加熱前後の温度を測定するためのヒータ温度センサ240〜245が接合されCPU202がADコンバータ（ADC）247から1色毎にセンサ出力を読み出せるように各ヒータ温度センサ240〜245とADコンバータ247の間に選択回路246を備える。
【００２２】
次に本発明を実施した記録装置のインク供給系の概略を図5にて説明する。
【００２３】
インク501を貯蔵する着脱自在なインクカートリッジ500が記録装置101本体に装着されると、2本のニードル（インク供給針）505,506がインクカートリッジ500のインク供給口に備えられた弾性部材に貫通し供給路が形成される。記録動作中には、図中下側のニードル505〜加圧ポンプ509〜記録ヘッド515、それに図中上側のニードル506〜回復弁514〜記録ヘッド515の2つの経路からインクは供給される。
【００２４】
ここで、記録ヘッド515内部の液室および、ノズル近傍にある気泡、付着した不純物の強制排出を目的とした加圧クリーニング（回復）について説明する。
【００２５】
加圧モータ２１８により不図示の動力伝達系で回復弁514を閉じ、同じく加圧モータ２１８〜不図示のギアを介して加圧ポンプ509を駆動し、インク501をインクカートリッジ500〜加圧ポンプ509〜記録ヘッド515へと圧送、するともう一方の経路上の回復弁514は閉じているので、記録ヘッド515内部は瞬時に加圧され、比較的大量のインクが各ノズル517から強制的に排出される。インクの加圧、強制的な排出により、記録ヘッド515の各ノズルは健全な状態に回復される。
【００２６】
ノズル〜回復機構１２４のキャップ518に排出されたインクは、ポンプ521〜廃液タンク510へ集められるか、もしくはフィルタを備えた不図示のインクリサイクル機構により再利用する場合もある。
【００２７】
さて、本発明によるインクカートリッジ500に貯蔵された内部インク501の残量検知に関して説明を加える。
インクカートリッジ下部のニードル505、506近傍には内部インク501加熱用のヒータ502を備えた加熱部材504と加熱ヒータ502に密着してヒータ温度センサ503が付加されている。
【００２８】
この部分の詳細を図6にて説明する。
【００２９】
加熱部材504は例えば樹脂で、上面にフィルムヒータ502が接着され、更にフィルムヒータ表面の一部にヒータ温度センサ503が接着されている。507,508はヒータ、及びヒータ502と温度センサ503各々に必要な独立した電極である。
本実施例の場合、加熱部材504は熱伝導性の良くない材料が好ましいので、樹脂等が用いられる。
【００３０】
加熱部材504に接着するフィルムヒータ502は例えば図7に示す如くポリイミドフィルム701上にヒータ702がパターニングされたものを使用する。
【００３１】
以上に述べた実施例の構成の作動について、ヒータと、ヒータ温度検知素子の物理的な配置を前提とした本発明のインク残量検知に関するCPU202の動作フローについて図4を参照して説明する。
【００３２】
記録装置101のCPU202は、ホストPC200から印刷開始の指令を受信すると（S401）、最初に温度センサ209の出力から装置内の温度：ｔ3を検知し（S402）、図9の機内温度〜ヒータ駆動電圧設定テーブルに基づきヒータ駆動電圧を設定する（S403）。
【００３３】
次に加熱する前のカートリッジ内インク温度：ｔ1を検知する（S404）。この時複数色のインクカートリッジを有するので、本実施例では例えばブラックを指定すれば良いのであるが、全ての色に対して同時並行的に動作を進行してもかまわない。
続いてヒータの加熱開始し、同時にインクの温度上昇値が所定値Δｔに達する時間を測定するためのＣＰＵ内に設定されたタイマも起動する（S405）。
【００３４】
そしてインクカートリッジ内のインク温度がΔｔ（例えばΔｔ：5℃）だけ上昇してｔ2を超えたら（S406-Yes）、ヒータの加熱パルスをオフし（S407）、この時のヒータ加熱時間：Taを読み出す（S408）。ヒータ加熱時間Taは先に起動したタイマの値を読み出すことによる。
【００３５】
もしもTaが所定の時間TA（例えばTA:5[sec]）未満ならば（S409-No）、カートリッジ内のインクは空と判断し、インクなしの警報出力する（S417）。警報は操作パネル211、若しくはインタフェースコントローラ201を介してホストPC200側に出力して、ホストＰＣ200の表示部で警告を表示する。
【００３６】
一方ヒータ加熱時間Taが5[sec] 以上かかったなら（S409-Yes）、残インクがヒータ自身の温度上昇を抑制していると判断できるので、ヒータ加熱時間Ta〜インク残量変換テーブル（図8参照）を参照して変換されたインク残量値を読み出しその値は操作パネル211上か若しくはホストPC200のプリンタドライバ経由で表示部のディスプレイに表示する（S410）。
【００３７】
即ち、図8に基づく本実施例によれば、例えば所定の温度上昇値Δｔ：5℃に達するまで10[sec]かかったならインク残量は1[CC]、20[sec]なら2[CC]、100[sec]かかったならば10[CC]というように変換される。図8のヒータ加熱時間Ta〜インク残量変換テーブルはROM203のテーブル領域に記憶されている。
【００３８】
ここで、温度を所定温度だけ引き上げるためにヒータを加熱する加熱時間とヒータ温度が上昇する概念図を図3に示す。横軸は時間の経過である。
【００３９】
先ずインクが満タン時の如く充分残っている場合、加熱開始してからヒータ自身が所定温度（例えば5℃）上昇するためには、ほぼインク全体の温度も所定温度分上昇する必要があり、従って加熱時間T3は大きな値となる。
【００４０】
一方、インク残量が殆どなく空に近い状態では加熱開始からヒータ自身の温度は急激に上昇するので、所定温度（例えば5℃）上昇するまでの加熱時間T1は瞬時である。
【００４１】
図4のフローに戻り、インク残量の検知〜表示処理が一旦終了すると（S410）、加熱時間測定に用いたタイマをリセット〜再起動し（S411）、今度はインク温度の下降時間の測定に移る。
【００４２】
この場合も先ず、機内温度：t3' を検知（S411）、続いてヒータの現在温度：t2から所定の温度（Δｔ2：例えば3℃）だけ下降した場合機内温度：t3'よりも高いかを判断し、もし否であれば（S411-No）、温度下降による残量測定は止め、S418に進み印刷がまだ終了していなければ（S418-No）、再度S402に戻ってヒータ加熱によるインク残量の測定処理を繰り返す。
【００４３】
ヒータの現在温度：t2から所定の温度（Δｔ2：例えば3℃）だけ下降した場合機内温度：t3'よりも高ければ（S412-Yes）、下降後の温度（t2-Δt2）と機内温度（t3'）の差分:tDの値によって予め備えた複数の温度下降時間〜インク残量変換テーブルから一つを選択する（S413）。これら複数からなる、温度下降時間〜インク残量変換テーブルの例は図10に示す如く差分ｔDを例えば5 [℃]毎に区切って独立した変換テーブルとして持たせる。
【００４４】
複数の温度下降時間〜インク残量変換テーブルはROM203のテーブル領域に予め記憶されている。
【００４５】
その後タイマを再起動し（S414）、インク温度（ヒータ温度）がΔt2だけ下降するのを待って（S414-Yes）、タイマから下降に要した時間：Tbを読み出す（S415）。
【００４６】
下降に要した時間：Tbが所定値:TBより小さければ(S416-No)インクはほぼ空と判断し、インクなしの警報を出力する（S417。
【００４７】
尚、所定値：TBは図10に示す通り選択された変換テーブルにより異なる値になる。
【００４８】
記録装置101の機内温度によってインクの温度下降曲線が変わってくるためである。
【００４９】
温度下降時間Tbが所定時間より大きければ（S416-Yes）、Tｂから図10の変換テーブルに基づきインク残量を読み出し、表示する（S417）。
【００５０】
そして印刷が終了していなければ、再度S402に戻ってヒータ加熱によるインク残量の測定処理を繰り返す。
印刷が終了していると（S418-Yes）最終の残量測定値を保持して終了する。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、サブタンクや複雑なインク供給系を持たず、簡易にインクカートリッジのインク残量を検知できる記録装置に利用可能である。
【００５２】
特にインクタンクに残量測定用の電極などを浸すことなく残量測定でき、従ってインクへの測定電圧の印加はなくなりイオン分解〜化学的変化を抑制できる。
【００５３】
更に記録動作中の継続的なインク残量検知が可能な記録装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明を実施した記録装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明を実施した記録装置の電気的なブロック図である。
【図３】本発明によるヒータ加熱パルスとヒータ温度上昇波形を示す図である。
【図４】本発明によるインク残量検知に関する動作フローである。
【図５】本発明による記録装置のインク供給系を示す概略図である。
【図６】本発明によるインク残量検出部の詳細を示す図である。
【図７】本発明で使用するフィルムヒータの概略を示す図である。
【図８】本発明によるヒータ加熱時間〜インク残量変換テーブル例を示す図である。
【図９】機内温度に応じてヒータ駆動電圧を補正するテーブルを示す図である。
【図１０】機内温度に応じた複数の温度下降時間〜インク残量変換テーブルを示す            図である。
【符号の説明】
【００５５】
101    記録装置
104    記録ヘッド（ブラック）
105    記録ヘッド（シアン）
106    記録ヘッド（マジェンタ）
107    記録ヘッド（イエロー）
108    記録ヘッド（淡シアン）
109    記録ヘッド（淡マジェンタ）
124    キャッピング機構
125    ワイパブレード
131    インクカートリッジ（ブラック）
132    インクカートリッジ（シアン）
133    インクカートリッジ（マジェンタ）
134    インクカートリッジ（イエロー）
135    インクカートリッジ（淡シアン）
136    インクカートリッジ（淡マジェンタ）
200    ホストコンピュータ（ホストPC）
201    インタフェースコントローラ
202    CPU
203    ROM
209    温度センサ
210    ADコンバータ
230    ヒータ駆動部
231    ヒータ（K）
232    ヒータ（C）
233    ヒータ（M）
234    ヒータ（Y）
235    ヒータ（LC）
236    ヒータ（LM）
240    ヒータ温度センサ（K）
241    ヒータ温度センサ（C）
242    ヒータ温度センサ（M）
243    ヒータ温度センサ（Y）
244    ヒータ温度センサ（LC）
245    ヒータ温度センサ（LM）
246    マルチプレクサ（選択回路）
247    ADコンバータ（ADC）
248    DAコンバータ（DAC）
300    ヒータ加熱信号
500    インクカートリッジ
502    ヒータ加熱部材
503    ヒータ温度検知素子
505    ニードル（インク供給針）
506    ニードル（インク供給針）
507    スプリング
508    スプリング
702    フィルムヒータ
801    ヒータ加熱部材
802    ヒータ温度検知素子
803    電極
804    電極
1001   ヒータ加熱部材
1002   ヒータ温度検知素子
1003   電極
1004   電極
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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